JP2000040417A - 銅被覆アルミニウム線および絶縁銅被覆アルミニウム線 - Google Patents

銅被覆アルミニウム線および絶縁銅被覆アルミニウム線

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JP2000040417A
JP2000040417A JP10208934A JP20893498A JP2000040417A JP 2000040417 A JP2000040417 A JP 2000040417A JP 10208934 A JP10208934 A JP 10208934A JP 20893498 A JP20893498 A JP 20893498A JP 2000040417 A JP2000040417 A JP 2000040417A
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coated aluminum
aluminum wire
wire
aluminum
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Hiroshi Kitazawa
弘 北沢
Etsuro Tsukada
悦郎 塚田
Tatsuo Yamaguchi
辰男 山口
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Totoku Electric Co Ltd
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Totoku Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主導体に用いるアルミニウム材の組成を調整
し、機械的特性の脆さを十分に補うことによって、軽量
化,はんだ付け性に加え、コイル巻線速度を極めて高速
化可能とすることができる銅被覆アルミニウム線および
絶縁銅被覆アルミニウム線を提供する。 【解決手段】 化学成分として、Si 0.2 %以下、F
e 0.2 %以下、Cu0.02%以下、Mn 0.05%以上0.
13%以下、Mg 4.70%以上 5.50 %以下、Cr 0.05
%以上 0.13 %以下、Zn 0.10%以下、Ti 0.10%
以下、残部Alからなる芯線(1) の外周に銅被覆(2) を
形成して銅被覆アルミニウム線(3) とし、更にこの外周
に絶縁被覆(4) 及び融着皮膜(5) を形成して自己融着性
絶縁銅被覆アルミニウム線(6) とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器に用いられる
コイル等の線材に関し、更に詳しくはアルミニウムコア
を主導体とした銅被覆アルミニウム線および絶縁銅被覆
アルミニウム線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近時、電子機器あるいは電子部品の軽薄
短小化に伴い、これらに用いられるコイル等の線材にお
いても細径化がなされ、また線材の軽量化要求に対して
は比重が銅の1/3以下であるアルミニウム導体が採用
されている。しかし、アルミニウム導体(以下、アルミ
導体と略記する)は電気的に卑な電位を有しており、例
えば伸線加工等により形成された新しい金属面に空気が
触れると瞬時に表面が酸化されるため、はんだ付けが困
難な材料である。アルミ導体が電子機器部品の線材とし
て使用される場合、アルミ導体を電子機器部品の端子と
接続するに際しては、加熱アルカリ液で表面の酸化皮膜
を溶かしてから酸で中和し、湯洗後、更に超音波洗浄を
行ってからアルミはんだで接続しなければならず、端子
接続作業が複雑であった。また、アルミ導体自身の機械
的強度不足もあって、接続個所に対する十分な信頼性を
保持させるには特別な接続技術を必要とした。
【0003】このようにアルミ導体は端子接続の問題が
あるため、アルミ導体より若干比重が大きくなるが、ア
ルミ導体の外周に銅テープを溶接によってパイプとなし
た銅パイプ被覆層を設けた構造で、所望のサイズに線引
き加工を施した銅クラッドアルミニウム線(以下、CC
AWと略記する)がはんだ付け可能な軽量化電線として
上市されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造のCCAWを電子機器部品に用いられるコイル等
に巻線した場合、複合材の性質から、銅−アルミニウム
境界面に最も応力が集中して負荷がかかり、しばしば断
線を引き起こしていた。また同時に、主導体に用いるア
ルミニウムの持つ機械的特性の脆さから過張力断線をも
招来するため、前述したそれらの欠点を補うためには巻
線速度を抑えることが余儀なくされている。
【0005】本発明は、上記従来技術が有する各種問題
点を解決するためになされたものであり、主導体に用い
るアルミニウム材の組成を調整し、機械的特性の脆さを
十分に補うことによって、軽量化,はんだ付け性に加
え、コイル巻線速度を極めて高速化可能とすることがで
きる銅被覆アルミニウム線および絶縁銅被覆アルミニウ
ム線を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の観点として本発明は、化学成分として、Si
0.2 %以下、Fe 0.2 %以下、Cu 0.02%以下、
Mn 0.05%以上0.13%以下、Mg 4.70%以上 5.50
%以下、Cr 0.05 %以上 0.13 %以下、Zn0.10%以
下、Ti 0.10%以下、残部Alからなる芯線の外周に
銅被覆が形成されている銅被覆アルミニウム線にある。
【0007】上記銅被覆アルミニウム線の形状として
は、丸線,異形線(例えば平角線)等がある。また、前
記芯線のアルミニウム主導体の化学成分測定方法として
は、例えば発光分光光度計によって測定できるため、ア
ルミニウムビレット中に添加した成分が同一であるかの
確認も併用可能である。
【0008】上記第1の観点の銅被覆アルミニウム線で
は、上記特定化学成分のものを主導体の芯線とすること
によって機械的強度が極めて向上する。そのことによっ
て、芯線の外周に銅被覆を形成した銅被覆アルミニウム
線も機械的強度が向上し、コイルの巻線性が向上され
る。特に、機械的強度の向上を図るためには、Mg成分
の許容量が大きく影響されるが、該成分の上記限定範囲
5.50 %を上回るものについては、アルミニウムの有す
る導電率を極端に悪化させるため電子機器部品に用いる
コイル線材としては好ましくなく、また上記限定範囲
4.70 %を下回るものについては、機械的強度の向上が
十分でないので好ましくない。また、外周が銅であるた
め容易にはんだ付けが可能となる。
【0009】第2の観点として本発明は、前記第1の観
点の銅被覆アルミニウム線の銅被覆率が20%以下であ
る銅被覆アルミニウム線にある。
【0010】上記第2の観点の銅被覆アルミニウム線で
は、銅被覆率が20%以下であることによってアルミニ
ウムの持つ軽量化が十分維持され、且つ外周が銅である
ため容易にはんだ付けが可能となる。なお、銅被覆率が
20%を越える線材に関しては、はんだ付けは容易であ
るものの、銅の持つ比重から軽量化には不向きであり、
軽薄短小化には好適でない。
【0011】第3の観点として本発明は、前記第1、第
2の観点の銅被覆アルミニウム線の銅被覆の形成がロー
ル圧接法、テープ溶接法、或はめっき法によりなされた
銅被覆アルミニウム線にある。
【0012】上記第3の観点の銅被覆アルミニウム線
は、ロール圧接法、テープ溶接法、或はめっき法により
芯線の外周に銅被覆が好ましく形成される。
【0013】第4の観点として本発明は、前記第1、第
2または第3の観点の銅被覆アルミニウム線の外周に、
更に絶縁被覆又は/及び融着皮膜が形成されている絶縁
銅被覆アルミニウム線にある。
【0014】上記第4の観点の絶縁銅被覆アルミニウム
線では、銅被覆アルミニウム線の外周に、更に絶縁被覆
又は/及び融着皮膜を施すことによって、電子機器部品
に用いるコイル等の線材として好適である。特に、絶縁
被覆及び融着皮膜を施して自己融着線とすることによ
り、自己支持型コイルが好ましく製造できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図を用い、発明の実施の形
態により本発明を詳細に説明する。なお、これにより本
発明が限定されるものではない。図1は本発明の絶縁銅
被覆アルミニウム線の1実施形態を示す断面図である。
この図1に於いて、1は芯線(アルミニウム材)、2は
銅被覆、3は銅被覆アルミニウム線(導体)、4は絶縁
皮膜、5は融着皮膜、また6は自己融着性絶縁銅被覆ア
ルミニウム線である。
【0016】−第1の実施の形態− 純度99.0%のアルミニウムビレット中に、最終化学
成分がMg 4.70 %となるようにMgを加えて溶融し、
ダイによって押出した後、線引き加工を施し、φ0.9
mmのアルミニウム母材とした。次いでこのアルミニウ
ム母材の外周に銅を被覆する方法として、先ずワイヤー
ブラッシングで表面清浄化した厚さ40μmの2枚の銅
テープを供給し、不活性ガス雰囲気中で通電加熱した。
一方アルミニウム母材は皮むきダイにより表面層を除去
し、清浄化した。続いて、アルミニウム母材を上下から
加熱された銅テープではさみつつ圧接ロールによって成
形圧接して銅被覆アルミニウム母材とした。この際、圧
接部には両側に”耳”と称するばり状物が生じるため、
後処理としてこの耳を切断した。続いて、前記アルミニ
ウム母材をダイによって線引き加工を施し、アルミニウ
ム材(1) および銅被覆(2) からなるφ0.10mmの銅
被覆アルミニウム線(3) とした。この銅被覆アルミニウ
ム線(3) の銅被覆率は15%であった。
【0017】続いて、前記銅被覆アルミニウム線(導
体)(3) を横型焼付炉に導き、ポリウレタン塗料を塗
布,焼付して0.006 mm厚さのポリウレタン絶縁皮膜(4)
を設け、更に該外周にナイロン融着塗料を塗布,焼付し
て0.006 mm厚さのナイロン融着皮膜(5) を設け、外径
0.124mmの自己融着性絶縁銅被覆アルミニウム線
(6)とした。
【0018】−第2の実施の形態− 純度99.0%のアルミニウムビレット中に、最終化学
成分がMg 5.0%となるようにMgを加えて溶融し、ダ
イによって押出した後、線引き加工を施し、φ0.9m
mのアルミニウム母材とした。次いでこのアルミニウム
母材の外周に銅を被覆する方法として、先ずワイヤーブ
ラッシングで表面清浄化した厚さ80μm銅テープを所
定の幅にスリットし、前記第1実施形態と同様に表面清
浄化したアルミニウム母材の周囲を包むように円形に成
形し、テープの突き合わせ部を連続的にTIG溶接して
銅パイプを設けたアルミニウム母材とした。その後アル
ミニウム母材と溶接銅パイプとの間隙をなくすように線
引き加工を施し、アルミニウム材(1) および銅被覆(2)
からなるφ0.10mmの銅被覆アルミニウム線(3) と
した。この銅被覆アルミニウム線(3) の銅被覆率は15
%であった。
【0019】続いて、前記銅被覆アルミニウム線(導
体)(3) を横型焼付炉に導き、前記第1実施形態と同様
にして外径0.124mmの自己融着性絶縁銅被覆アル
ミニウム線(6) とした。
【0020】−第3の実施の形態− 純度99.0%のアルミニウムビレット中に、最終化学
成分がMg 5.50 %となるようにMgを加えて溶融し、
ダイによって押出した後、線引き加工を施し、φ0.9
mmのアルミニウム母材とした。次いでこのアルミニウ
ム母材の外周に銅を被覆する方法として、前記第1実施
形態と同様に表面清浄化したアルミニウム母材をジンケ
ート法によって表面亜鉛層を形成した。続いて、シアン
化銅めっき浴によって2μm厚さの銅を形成させ、更に
その外周に硫酸銅めっき浴によって40μm厚さの銅皮
膜を形成した。続いて、ダイによって線引き加工を施
し、アルミニウム材(1) および銅被覆(2)からなるφ
0.10mmの銅被覆アルミニウム線(3) とした。この
銅被覆アルミニウム線(3) の銅被覆率は15%であっ
た。
【0021】続いて、前記銅被覆アルミニウム線(導
体)(3) を横型焼付炉に導き、前記第1実施形態と同様
にして外径0.124mmの自己融着性絶縁銅被覆アル
ミニウム線(6) とした。
【0022】前記第1〜第3実施形態により得られた自
己融着性絶縁銅被覆アルミニウム線について各種特性を
試験した。その結果を下記表1に示す。なお比較形態1
は従来のCCAWを用いた自己融着性絶縁電線である。
【0023】
【表1】
【0024】上記表1から明らかなように、本発明の自
己融着性絶縁銅被覆アルミニウム線は、切断荷重,引張
強さ等の機械的特性が極めて優れていることが分かる。
また表には記載しなかったが、本発明の絶縁銅被覆アル
ミニウム線はコイル巻線時の断線も無くなり、コイル巻
線速度を極めて高速化することができた。
【0025】
【発明の効果】本発明の銅被覆アルミニウム線は、芯線
の外周に銅が被覆され、且つ銅被覆率が20%以下であ
ることによってアルミニウムの持つ軽さを十分に発揮し
つつ、はんだ付けが容易である。そのことによって、電
子機器部品等のコイル線材に用いられる導体としての軽
薄短小化が図れる。また、前記特定化学成分のアルミニ
ウムからなる芯線を主導体に用いることによってアルミ
ニウムの持つ機械的強度不足が十分に補える。更に絶縁
銅被覆アルミニウム線は、コイル巻線時の巻線速度の向
上が図れるばかりでなく、巻線時の断線をも抑制でき
る。従って、電子機器部品の高効率化、軽薄短小化が図
れるため、産業上に寄与する効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絶縁銅被覆アルミニウム線の1実施形
態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 芯線(アルミニウム材) 2 銅被覆 3 銅被覆アルミニウム線(導体) 4 絶縁皮膜(ポリウレタン絶縁皮膜) 5 融着皮膜(ナイロン融着皮膜) 6 自己融着性絶縁銅被覆アルミニウム線(絶縁銅被覆
アルミニウム線)
フロントページの続き Fターム(参考) 5G301 AA03 AA07 AA08 AA09 AA12 AA13 AA19 AA21 AA23 AB01 AD01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学成分として、Si 0.2 %以下、F
    e 0.2 %以下、Cu 0.02%以下、Mn 0.05%以上
    0.13%以下、Mg 4.70%以上 5.50 %以下、Cr 0.0
    5 %以上 0.13 %以下、Zn 0.10%以下、Ti 0.10
    %以下、残部Alからなる芯線の外周に銅被覆が形成さ
    れていることを特徴とする銅被覆アルミニウム線。
  2. 【請求項2】 前記請求項1記載の銅被覆アルミニウム
    線の銅被覆率が20%以下であることを特徴とする銅被
    覆アルミニウム線。
  3. 【請求項3】 前記請求項1、2記載の銅被覆アルミニ
    ウム線の銅被覆の形成がロール圧接法、テープ溶接法、
    或はめっき法によりなされたことを特徴とする銅被覆ア
    ルミニウム線。
  4. 【請求項4】 前記請求項1、2または3記載の銅被覆
    アルミニウム線の外周に、更に絶縁被覆又は/及び融着
    皮膜が形成されていることを特徴とする絶縁銅被覆アル
    ミニウム線。
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